KR20210112715A - 휠 로더의 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20210112715A
KR20210112715A KR1020200028095A KR20200028095A KR20210112715A KR 20210112715 A KR20210112715 A KR 20210112715A KR 1020200028095 A KR1020200028095 A KR 1020200028095A KR 20200028095 A KR20200028095 A KR 20200028095A KR 20210112715 A KR20210112715 A KR 20210112715A
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박광석
허연행
고병재
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두산인프라코어 주식회사
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Abstract

휠 로더의 제어 방법에 있어서, 적어도 1회의 굴삭 작업 및 상차 작업을 수행하여 휠 로더의 버켓에 적재된 적재물을 트럭의 적재함에 상차한다. 상기 트럭의 적재함에 남은 적재 허용량(현재 목표 적재량)과 1회 최대 버켓 적재량을 비교한다. 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량보다 작은 경우, 1회의 굴삭 작업을 수행한 후 상기 버켓에 적재된 적재물 중량(현재 버켓 적재량)을 산출한다. 상기 현재 버켓 적재량이 상기 현재 목표 적재량보다 클 때, 1회의 상차 작업 시에 버켓 덤프량을 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어한다.

Description

휠 로더의 제어 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING WHEEL LOADER}
본 발명은 휠 로더의 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 휠 로더에서 무인 자동화 작업을 수행하기 휠 로더의 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 휠 로더의 제어 시스템에 관한 것이다.
휠 로더는 건설 현장에서, 흙, 모래 등과 같은 적재물을 굴삭하여 운반하고 덤프 트럭과 같은 화물 차량에 로딩하는 작업 등을 수행하는 데 널리 사용되고 있다. 상기 휠 로더가 무인 자동화 작업을 수행하고자 할 경우 전방 장애물을 정확하게 인식할 필요가 있다.
특히, 무인 휠 로더 장비에서 트럭 상차 작업 시, 일반적으로 마지막 상차 작업 시에는 트럭의 허용 적재량을 고려해 상차량을 조절해서 담게 되고, 과적된 적재물은 평탄화 작업을 통해 적재물을 덜어내는 작업을 수행하게 된다. 이 경우 트럭 주변에 흩어진 적재물을 다시 정리하는 부가 작업이 수반되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 과제는 트럭의 적재 허용량을 고려하여 굴삭량을 자동으로 조절하여 트럭 과적 방지 및 작업 효율성을 향상시킬 수 있는 휠 로더의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 상술한 제어 방법을 수행하기 위한 휠 로더의 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더의 제어 방법에 있어서, 적어도 1회의 굴삭 작업 및 상차 작업을 수행하여 휠 로더의 버켓에 적재된 적재물을 트럭의 적재함에 상차한다. 상기 트럭의 적재함에 남은 적재 허용량(이하에서는, 현재 목표 적재량이라 함)과 1회 최대 버켓 적재량을 비교한다. 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량보다 작은 경우, 1회의 굴삭 작업을 수행한 후 상기 버켓에 적재된 적재물 중량(이하에서는, 현재 버켓 적재량이라 함)을 산출한다. 상기 현재 버켓 적재량이 상기 현재 목표 적재량보다 클 때, 1회의 상차 작업 시에 버켓 덤프량을 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 버켓 덤프량을 상기 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어하는 것은 버켓 덤프를 위한 버켓 제어 밸브의 스풀 변위량을 기 설정된 비율만큼 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 버켓 덤프량을 상기 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어하는 것은, 상기 상차 작업 중 붐 실린더 압력값을 실시간으로 수신하고, 상기 현재 버켓 적재량에 대한 상기 현재 목표 적재량의 비율에 따른 목표 압력값을 산출하고, 그리고 상기 붐 실린더 압력값이 상기 목표 압력값에 도달하면 상기 버켓 제어 밸브의 스풀 변위량 제어를 중단하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 방법은, 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량보다 작은 경우에 있어서, 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량의 기 설정된 비율보다 작을 때, 상기 1회의 굴삭 작업 시에 구동력을 감소시키도록 제어하는 것을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 구동력을 감소시키도록 제어하는 것은 엔진 회전수를 기 설정된 비율만큼 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 현재 버켓 적재량을 산출하는 것은, 붐의 회전 각도, 엔진 속도 및 붐 실린더 압력에 대한 정보를 수신하고, 상기 붐, 붐 실린더 및 상기 버켓 간의 기하학 정보를 이용하여 작성된 무부하 및 부하 토크 차이에 대한 회전동역학방정식을 획득하고, 그리고 상기 정보를 통해 획득한 상기 붐의 각속도와 각가속도 및 감쇠 계수와 탄성 계수를 상기 회전동역학방정식에 반영하여 상기 버켓에 적재된 적재물의 무게를 산출하는 것을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 현재 목표 적재량과 상기 1회 최대 버켓 적재량을 비교하는 것은 버켓 적재 용량 정보 및 상기 트럭의 적재함의 적재 용량 정보를 관제부로부터 수신하는 것을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더의 제어 시스템은, 휠 로더의 굴삭 작업 및 상차 작업 시에 상기 굴삭 작업을 통해 버켓에 적재된 적재물 중량(이하에서는, 현재 버켓 적재량이라 함) 및 상기 상차 적업을 통해 상기 트럭의 적재함에 남은 적재 허용량(이하에서는, 현재 목표 적재량이라 함)을 산출하는 데 필요한 신호들을 검출하기 위한 복수 개의 센서들, 상기 센서들로부터 수신된 신호들로부터 상기 현재 버켓 적재량 및 상기 현재 목표 적재량을 산출하고 상기 현재 목표 적재량이 1회 최대 버켓 적재량보다 작은 경우에, 1회의 굴삭 작업을 수행하기 위한 굴삭 제어 신호를 출력하고 상기 현재 버켓 적재량이 상기 현재 목표 적재량보다 클 때 1회의 상차 작업 시에 버켓 덤프량을 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어하기 위한 덤프 제어 신호를 출력하기 위한 제어 장치, 및 상기 굴삭 제어 신호 및 상기 덤프 제어 신호에 따라 상기 휠 로더의 버켓을 동작시키기 위한 작업 제어 장치를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 작업 제어 장치는 버켓 실린더의 동작을 제어하기 위한 버켓 제어 밸브를 포함하고, 상기 버켓 제어 밸브의 최대 스풀 변위량은 상기 덤프 제어 신호에 따라 상기 기 설정된 비율만큼 감소될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 센서로부터 붐 실린더 압력값을 수신하고, 상기 붐 실린더 압력값이 상기 현재 버켓 적재량에 대한 상기 현재 목표 적재량의 비율에 따른 목표 압력값에 도달하면 상기 덤프 제어 신호의 출력을 중단할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량보다 작은 경우에 있어서, 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량의 기 설정된 비율보다 작을 때, 상기 1회의 굴삭 작업 시에 구동력을 감소시키도록 제어하기 위한 구동력 제어 신호를 출력할 수 있고, 상기 휠 로더의 제어 시스템은 상기 구동력 제어 신호에 따라 상기 엔진의 회전수를 감소시키기 위한 엔진 제어 장치를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 센서로부터 붐의 회전 각도, 엔진 속도 및 붐 실린더 압력에 대한 정보를 수신하고, 상기 붐, 붐 실린더 및 상기 버켓 간의 기하학 정보를 이용하여 작성된 무부하 및 부하 토크 차이에 대한 회전동역학방정식을 이용하여 상기 버켓에 적재된 적재물의 무게를 산출할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는 버켓 적재 용량 정보 및 상기 트럭의 적재함의 적재 용량 정보를 관제부로부터 수신할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 휠 로더의 제어 시스템은, 자동 무인화 굴삭 및 상차 작업을 수행할 때, 1회의 굴삭 작업을 통해 버켓에 적재된 적재량 및 1회의 상차 작업을 통해 트럭의 적재함에 남은 적재 허용량을 산출하고, 이들을 비교하여 최적의 굴삭량 및 최적의 상차량을 결정할 수 있다.
이에 따라, 자동 무인화 작업 시에, 트럭의 적재 허용량을 고려하여 굴삭량을 자동 조절할 수 있도록 제어하여 트럭 과적 방지 및 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더를 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1의 휠 로더의 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더의 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5a 및 도 5b는 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더를 나타내는 측면도이다. 도 2는 도 1의 휠 로더의 제어 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 1에는 휠 로더(10)가 도시되어 있으나 이로 인하여 예시적인 실시예들에 따른 건설기계의 제어 장치가 휠 로더에서만 이용되는 것으로 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 휠 로더(10)에 대해서만 기술하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 휠 로더(10)는 서로 회전 가능하게 연결된 전방 차체(12) 및 후방 차체(14)를 포함할 수 있다. 전방 차체(12)는 작업 장치 및 전방 휠(160)을 포함할 수 있다. 후방 차체(14)는 운전실(40), 엔진룸(50) 및 후방 휠(162)를 포함할 수 있다.
상기 작업 장치는 붐(20) 및 버켓(30)을 포함할 수 있다. 붐(20)은 전방 차체(12)에 자유롭게 회전 가능하도록 부착되고 버켓(30)은 붐(20)의 일단부에 자유롭게 회전 가능하도록 부착될 수 있다. 붐(20)은 전방 차체(12)에 한 쌍의 붐 실린더들(22)에 의해 연결되고, 붐(20)은 붐 실린더(22)의 구동에 의해 상하 방향으로 회전할 수 있다. 틸트 암(34)은 붐(20)의 거의 중심부 상에서 자유롭게 회전 가능하도록 부착되고, 틸트 암(34)의 일단부와 전방 차체(12)는 한 쌍의 버켓 실린더들(32)에 의해 연결되고, 틸트 암(34)의 타단부에 틸트 로드에 의해 연결된 버켓(30)은 버켓 실린더(32)의 구동에 의해 상하 방향으로 회전(덤프 또는 크라우드)할 수 있다.
또한, 전방 차체(12)와 후방 차체(14)는 센터 핀(16)에 의해 서로 회전 가능하게 연결되고, 스티어링 실린더(도시되지 않음)에 신축에 의해 전방 차체(12)가 후방 차체(14)에 대하여 좌우로 굴절될 수 있다.
후방 차체(14)에는 휠 로더(10)를 주행시키기 위한 주행 장치가 탑재될 수 있다. 엔진(100)은 엔진룸(50) 내에 배치되고 상기 주행 장치에 파워 출력을 공급할 수 있다. 상기 주행 장치는 토크 컨버터(120), 트랜스미션(130), 프로펠러 샤프트(150), 액슬(152, 154) 등을 포함할 수 있다. 엔진(100)의 파워 출력은 토크 컨버터(120), 트랜스미션(130), 프로펠러 샤프트(150) 및 액슬(152, 154)을 통해 전방 휠(160) 및 후방 휠(162)로 전달되어 휠 로더(10)가 주행하게 된다.
구체적으로, 엔진(100)의 파워 출력은 토크 컨버터(120)를 통해 트랜스미션(130)에 전달될 수 있다. 토크 컨버터(120)의 입력축은 엔진(100)의 출력축에 연결되고, 토크 컨버터(120)의 출력축은 트랜스미션(130)에 연결될 수 있다. 토크 컨버터(120)는 임펠러, 터빈 및 스테이터를 갖는 유체 클러치 장치일 수 있다. 트랜스미션(130)은 제1 속 내지 제4 속 사이에서 속도단들을 변속시키는 유압 클러치들을 포함할 수 있고, 토크 컨버터(120)의 상기 출력축의 회전은 트랜스미션(130)에 의해 변속될 수 있다. 변속된 회전은 프로펠러 샤프트(150) 및 액슬(152, 154)을 통해 전방 휠(160) 및 후방 휠(162)로 전달되어 상기 휠 로더가 주행할 수 있다.
트랜스미션(130)은 전진용 유압 클러치, 후진용 유압 클러치 및 제1 속 내지 제4 속용 유압 클러치들을 포함할 수 있다. 상기 유압 클러치들 각각은 트랜스미션 제어장치(TCU)(140)를 통해 공급되는 압유(클러치압)에 의해 결합 또는 해방될 수 있다. 즉, 상기 유압 클러치에 공급되는 클러치압이 증가하면 상기 유압 클러치는 결합되고 상기 클러치압이 감소하면 해방될 수 있다.
후방 차체(14)에는 상기 작업 장치의 붐 실린더(22) 및 버켓 실린더(32)에 압유를 공급하기 위한 가변 용량형 유압 펌프(200)가 탑재될 수 있다. 가변 용량형 유압 펌프(200)는 엔진(100)으로부터의 파워 출력의 일부를 사용하여 구동될 수 있다. 예를 들면, 엔진(100)의 출력은, 엔진(100)과 토크 컨버터(120) 사이에 설치되어 있는 기어 트레인(110)과 같은 동력전달장치(PTO)를 통해서 작업 장치용 유압 펌프(200)와 스티어링용의 유압 펌프(도시되지 않음)를 구동시킬 수 있다.
가변 용량형 유압 펌프(200)에는 펌프 제어장치가 연결되고, 상기 펌프 제어장치에 의해 가변 용량형 유압 펌프(200)의 토출 유량이 제어될 수 있다. 유압 펌프(200)의 유압 회로 상에는 붐 제어 밸브(210)와 버켓 제어 밸브(212)와 같은 메인 제어 밸브(MCV)가 설치될 수 있다. 유압 펌프(200)의 토출유는 메인 제어 밸브(MCV)의 전단의 유압라인(202)에 설치된 붐 제어 밸브(210) 및 버켓 제어 밸브(212)를 통해 붐 실린더(22) 및 버켓 실린더(32)에 공급될 수 있다. 메인 제어 밸브(MCV)는 상기 조작 레버의 조작에 따라 입력된 파일럿 압력 신호에 따라 유압 펌프(200)로부터 토출된 작동유를 붐 실린더(22) 및 버켓 실린더(32)로 공급할 수 있다. 이에 따라, 붐(20)과 버켓(30)은 유압 펌프(200)로부터 토출된 작동유의 유압에 의해 구동될 수 있다.
상술한 바와 같이, 휠 로더(10)는 엔진(100)의 출력을 동력전달장치(PTO)를 통해 상기 주행 장치를 구동시키기 위한 주행 시스템과 붐(20)과 버켓(30)과 같은 작업 장치를 구동시키기 위한 유압 장치계를 포함할 수 있다.
또한, 후방 차체(14)에는 상기 차량 제어장치(VCU)의 일부 또는 별도의 컨트롤러로서 휠 로더(10)의 제어 장치(300)가 탑재될 수 있다. 제어 장치(300)는 여기서 설명되는 기능들을 수행하기 위한 지정된 하드웨어, 소프트웨어 및 회로를 포함할 수 있다. 이러한 구성 요소들은 로직 회로, 마이크로프로세서, 메모리 장치들 등과 같은 전기적 회로들에 의해 물리적으로 수행될 수 있다.
제어 장치(300)는 휠 로더(10)에 장착된 다양한 센서들로부터 신호들을 수신할 수 있다. 예를 들면, 제어 장치(300)는 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 센서(104) 및 트랜스미션(130)의 속도단을 검출하기 위한 속도단 검출 센서에 연결될 수 있다. 제어 장치(300)는 엔진 회전수 센서(104)에 연결된 엔진 제어 장치(ECU)(500)를 통해 상기 엔진 회전수 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 트랜스미션 제어장치(TCU)(140)를 통해 상기 트랜스미션의 속도단 신호를 수신할 수 있다.
또한, 제어 장치(300)는 토크 컨버터(120)의 터빈 회전수를 검출하기 위한 터빈 회전수 검출 센서(122), 트랜스미션(130)의 출력축의 회전 속도, 즉 차속(v)을 검출하는 차속 검출 센서(132) 및 타이어의 회전수를 검출하는 타이어 회전수 검출 센서(170, 172)에 연결될 수 있다. 타이어 회전수 검출 센서(170, 172)는 타이어에 설치되는 엔코더를 포함할 수 있다. 이와 다르게, 제어 장치(300)는 휠 로더(10)에 장착된 GPS 수신기에 연결되어, 현재 차량의 속도 신호를 수신할 수 있다.
또한, 제어 장치(300)는 메인 제어 밸브(MCV) 전단의 유압 라인(202)에 설치되어 유압 펌프(200)의 토출 압력을 검출하는 압력 센서(204), 및 붐 실린더(22)의 헤드측 압력을 검출하는 붐 실린더 압력 센서(222)에 연결될 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 붐(20)의 회전 각도를 검출하는 붐 각도 센서(224), 및 버켓(30)의 회전 각도를 검출하는 버켓 각도 센서(234)에 연결될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 휠 로더(10)에 장착된 센서들에 의해 검출된 신호들은 제어 장치(300)에 입력될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제어 장치(300)는 휠 로더(10)에 장착된 센서들로부터 수신된 신호들에 기초하여 물리량들을 산출하고, 무인 자동화 작업(굴삭 작업 및 상차 작업)을 수행하기 위한 제어 신호들을 출력할 수 있다. 제어 장치(300)는 엔진 제어 장치(ECU)(500), 트랜스미션 제어장치(TCU)(140), 상기 펌프 제어장치 등에 연결되어 상기 제어 신호를 출력할 수 있고, 상기 물리량들에 기초하여 휠 로더(10)의 상기 주행 장치 및 상기 작업 장치를 선택적으로 제어할 수 있다.
이하에서는, 상기 휠 로더의 제어 시스템에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더의 제어 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 4는 도 3의 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 휠 로더의 제어 시스템은 복수 개의 센서들, 무인 자동화 작업을 수행하기 위한 제어 장치(300), 주행 장치 제어 장치 및 작업 제어 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 건설기계의 제어 시스템은 상기 휠 로더의 무인 자동화 작업을 위한 작업 정보를 제공하기 위한 관제부(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 센서들은 엔진(100), 상기 작업 장치 및 상기 주행 장치에 각각 장착되어 휠 로더의 상태 정보를 나타내는 신호들을 검출할 수 있다. 예를 들면, 상기 휠 로더의 제어 시스템은 굴삭 작업을 통해 버켓에 적재된 적재물 중량(이하에서는, 현재 버켓 적재량이라 함)을 산출하는 데 필요한 신호들을 검출하기 위한 제1 그룹의 센서들 및 휠 로더의 타이어 구동력을 산출하는 데 필요한 신호들을 검출하기 위한 제2 그룹의 센서들을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 그룹의 센서들은 붐 각도 센서(224), 붐 실린더 압력 센서(222), 엔진 회전수 센서(104) 등을 포함할 수 있다. 상기 제2 그룹의 센서들은 엔진 회전수 센서(104), 터빈 회전수 검출 센서(122), 상기 트랜스미션의 속도단 검출 센서, 차속 검출 센서(132), 타이어 회전수 검출 센서 등을 포함할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 상기 건설기계의 제어 시스템은 상기 휠 로더에 장착되어 주변의 지형 또는 물체의 형상 정보 데이터를 획득하기 위한 데이터 획득 장치를 포함할 수 있다. 상기 데이터 획득 장치는 상기 휠 로더의 무인 자동화 작업(상차, 덤프 작업 등)을 위해 필요한 환경 데이터를 획득할 수 있다. 상기 데이터 획득 장치는 작업 지형을 파악하고 주변 사물을 감지하기 위한 환경 데이터를 획득할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 건설기계의 제어 장치(300)는 관제부(400)로부터 무인 자동화 작업을 위한 작업 지역의 지형 정보 및 작업 정보를 수신할 수 있다. 상기 작업 지역은 상기 휠 로더가 이동하고 작업하기 위한 구역으로 정의될 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 관제부(400)로부터 상기 적재물을 적재하기 위한 트럭의 지오메트리(geometry) 정보(트럭 적재함의 적재 용량) 및 상기 휠 로더의 지오메트리 정보(버켓의 1회 최대 적재 용량 정보) 등을 수신할 수 있다.
제어 장치(300)는 관제부(400)와 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 건설기계(10)는 관제부(400)와의 무선 통신을 위한 무선 송수신부를 포함할 수 있다. 상기 무선 송수신부는 CDMA, GSM과 같은 셀룰러 통신, Wi-Fi, 라디오 통신과 같이 공지의 통신 규격을 이용할 수 있다. 상기 무선 송수신부는 TMS(Telematics Monitor System) 모듈을 포함할 수 있다.
제어 장치(300)는 상기 지형 정보 데이터 및 상기 작업 정보(작업 종류)에 기초하여 작업해야 할 면적, 체적 또는 경로(작업 계획)를 결정할 수 있다. 제어 장치(300)는 상기 결정된 작업 계획을 수행하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어 장치(300)는 시간에 따른 붐(20) 및 버켓(30)의 조인트 각도값들에 대응하는 제어 신호를 생성하여 출력할 수 있다.
이에 따라, 붐 실린더(22) 및 버켓 실린더(32)와 같은 액추에이터들은 상기 제어 신호에 대응하여 제어 밸브들에 의해 구동되어 원하는 작업을 수행할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제어 장치(300)는 버켓 적재량 산출부(310), 비교부(320), 제어 신호 결정부(330) 및 출력부(340)를 포함할 수 있다.
버켓 적재량 산출부(310)는 1회의 굴삭 작업을 통해 상기 버켓에 적재된 현재 버켓 적재량을 산출할 수 있다. 버켓 적재량 산출부(310)는 상기 제1 그룹의 센서들로부터 수신된 신호들로부터 상기 현재 버켓 적재량을 산출할 수 있다.
예를 들면, 버켓 적재량 산출부(310)는 붐 각도 센서(224), 엔진 회전수 센서(104) 또는 엔진 제어 장치(ECU)(500) 및 붐 실린더 압력 센서(222)로부터 붐의 회전 각도, 엔진 속도 및 붐 실린더 압력에 대한 정보를 수신하고, 상기 붐, 붐 실린더 및 상기 버켓 간의 기하학 정보를 이용하여 작성된 무부하 및 부하 토크 차이에 대한 회전동역학방정식을 이용하여 상기 버켓에 적재된 적재물의 무게를 산출할 수 있다.
상기 붐의 회전 각도로부터 붐의 각속도 및 각가속도를 연산할 수 있다. 상기 붐의 회전 각도를 칼만 필터(Kalman Filter)에 적용하여 상기 붐의 각속도 및 각가속도를 산출할 수 있다. 기 설정된 감쇠 계수맵 및 탄성 계수맵에서 상기 엔진 속도 및 상기 붐 실린더의 압력값에 대응하는 감쇠 계수(damping coefficient) 및 탄성 계수(spring coefficient)를 산출할 수 있다. 상기 붐의 각속도, 각가속도와 상기 감쇠 계수 및 상기 탄성 계수를 회전동역학방정식에 적용하여 상기 버켓에 적재된 적재량을 산출할 수 있다. 여기서, 상기 회전동역학방정식은 휠 로더의 기하학 정보를 이용한 전방 작업 장치의 모델링에 의해 작성될 수 있다.
이와 다르게, 버켓 적재량 산출부(310)는 붐 각도 센서(224) 및 붐 실린더 압력 센서(222)로부터 붐의 회전 각도 및 붐 실린더 압력에 대한 정보를 수신하고 적재물을 적재한 버켓이 소정의 높이를 지날 때 소정의 샘플링 간격으로 측정된 압력값을 이용하여 상기 버켓에 적재된 적재량을 산출할 수 있다.
비교부(320)는 1회의 상차 작업을 통해 상기 트럭의 적재함에 남은 적재 허용량(이하에서는, 현재 목표 적재량)을 산출하고, 상기 현재 목표 적재량과 1회 최대 버켓 적재량을 서로 비교할 수 있다. 또한, 비교부(320)는 상기 현재 목표 적재량과 상기 1회 최대 버켓 적재량의 기 설정된 비율(예를 들면, 50%)을 서로 비교할 수 있다.
예를 들면, 비교부(320)는 관제부(400)로부터 획득한 트럭 적재함의 적재 용량 정보, 버켓의 1회 최대 적재 용량 정보를 수신할 수 있다. 비교부(320)는 버켓 적재량 산출부(310)로부터 현재 버켓 적재량을 수신할 수 있다. 상기 트럭 적재함의 적재 용량에서 상기 현재 버켓 적재량을 감산하여 1회의 굴삭 및 상차 작업에 의해 상기 트럭의 적재함에 남은 적재 허용량(즉, 현재 목표 적재량)을 산출할 수 있다. 이에 따라, 비교부(320)는 상기 산출된 현재 목표 적재량을 상기 1회 최대 버켓 적재량 또는 상기 1회 최대 버켓 적재량의 기 설정된 비율과 비교하여, 비교 결과들을 제어 신호 결정부(330)로 제공할 수 있다.
또한, 비교부(320)는 상기 상차 작업에서 버켓 덤프 과정에서 측정한 상기 붐 실린더 압력값이 목표 압력값(T)에 도달하는 지 여부를 판단할 수 있다. 상기 목표 압력값(T)는 아래의 식(1)과 같이 현재 버켓 적재량(X)에 대한 상기 현재 목표 적재량(Y)의 비율에 따라 결정될 수 있다.
Figure pat00001
------ 식(1)
여기서, T는 버켓 덤프 제어에서의 목표 압력값이고, A는 상차 작업 직전의 붐 실린더 초기 압력값이고, B는 빈 버켓 조건의 붐 실린더 압력값이고, X는 굴삭 작업을 통해 버켓 내 존재하는 적재물 중량이고, Y는 트럭 적재함에 실어야 하는 목표 적재량이다.
후술하는 바와 같이, 현재 버켓 적재량(X)이 현재 목표 적재량(Y)보다 많은 경우, 휠 로더의 상차 자세에서(상차 작업 직전에서) 붐 실린더 초기 압력값(A)를 측정하여 저장하고, 1회의 상차 작업 시에 버켓 덤프량을 기 설정된 비율(예를 들면, 20%, 30%)만큼 감소시키도록 제어하는 덤프 제어 모드를 수행할 수 있다. 이 때, 비교부(330)는 상기 버켓 덤프 과정에서 실시간으로 붐 실린더 압력값을 모니터링하여 상기 붐 실린더 압력값이 목표 압력값(T)에 도달하는 지 여부를 판단하여, 판단 결과를 제어 신호 결정부(330)로 제공할 수 있다.
제어 신호 결정부(330)는 비교부(330)로부터 수신된 비교 결과들에 따라 제어 신호를 결정하고, 출력부(340)는 상기 결정된 제어 신호를 상기 작업 제어 장치 및 상기 엔진 제어 장치로 출력할 수 있다.
제어 신호 결정부(330)는 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량보다 작은 경우에, 1회의 굴삭 작업을 수행하기 위한 굴삭 제어 신호 및 1회 상차 작업 시에 버켓 덤프량을 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어하기 위한 덤프 제어 신호를 결정하고, 출력부(340)는 상기 굴삭 제어 신호 및 상기 덤프 제어 신호를 상기 작업 제어 장치로 출력할 수 있다.
상기 덤프 제어 신호는 버켓 실린더(32)의 스트로크를 감소시키기 위한 파일럿 압력 신호를 포함할 수 있다. 출력부(340)는 상기 덤프 제어 신호를 상기 작업 제어 장치, 즉, 메인 제어 밸브(MCV)의 버켓 제어 밸브(212)로 출력할 수 있다. 버켓 제어 밸브(212)는 상기 덤프 제어 신호에 따라 버켓 실린더(320)의 덤프 스트로크를 감소시킬 수 있다. 즉, 버켓 덤프 동작을 위한 버켓 제어 밸브(212)의 최대 스풀 변위량은 상기 덤프 제어 신호에 따라 기 설정된 비율(예를 들면, 20%)로 감소될 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 버켓 덤프를 위한 파일럿 압력 신호를 최대값 대비 20%로 출력하면서, 비교부(330)는 실시간으로 붐 실린더 압력값을 모니터링하여 상기 붐 실린더 압력값이 목표 압력값(T)에 도달하는 지 여부를 판단하여, 판단 결과를 제어 신호 결정부(330)로 제공할 수 있다.
상기 붐 실린더 압력값이 목표 압력값(T)에 도달하면, 출력부(340)는 상기 덤프 제어 신호의 출력을 중단하고, 이에 따라, 버켓 크라우드 자세로 복귀한 후, 상기 상차 작업을 완료할 수 있다.
제어 신호 결정부(330)는 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량의 상기 기 설정된 비율(예를 들면, 50%)보다 작은 경우에, 상기 1회의 굴삭 작업 시에 구동력을 감소시키도록 제어하기 위한 구동력 제어 신호를 결정하고, 출력부(340)는 상기 구동력 제어 신호를 엔진 제어 장치(500)로 출력할 수 있다.
상기 구동력 제어 신호는 기 설정된 감소 비율값(예를 들면, 80%)을 갖는 가속 페달 출력 신호를 포함할 수 있다. 출력부(340)는 상기 구동력 제어 신호를 엔진 제어 장치(500)로 출력할 수 있다. 엔진 제어 장치(500)는 상기 가속 페달 출력 신호에 따라 연료 분사 장치를 제어함으로써 엔진의 회전수를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 타이어의 구동력이 감소하게 되고, 상기 1회의 굴삭 작업을 통해 버켓에 적재된 중량을 감소시켜, 최적의 굴삭량을 획득할 수 있다.
상기 구동력의 상기 감소 비율값은 엔진 회전수 신호, 토크 컨버터의 터빈 회전수 신호, 트랜스미션의 속도단 신호, 차량 속도 신호 및 타이어 회전수 신호 등을 고려하여 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 휠 로더의 제어 시스템은, 자동 무인화 굴삭 및 상차 작업을 수행할 때, 1회의 굴삭 작업을 통해 버켓에 적재된 적재량 및 1회의 상차 작업을 통해 트럭의 적재함에 남은 적재 허용량을 산출하고, 이들을 비교하여 최적의 굴삭량 및 최적의 상차량을 결정할 수 있다.
이에 따라, 자동 무인화 작업 시에, 트럭의 적재 허용량을 고려하여 굴삭량을 자동 조절할 수 있도록 제어하여 트럭 과적 방지 및 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 도 3의 휠 로더의 제어 시스템을 이용하여 휠 로더를 제어하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 5a 및 도 5b는 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 먼저, 휠 로더(10)의 무인화 작업을 위해 적어도 1회의 굴삭 작업 및 상차 작업을 수행하고(S100), 트럭의 적재함에 남은 적재 허용량(현재 목표 적재량)을 산출할 수 있다(S110).
예시적인 실시예들에 있어서, 휠 로더(10)의 제어 장치(300)는 관제부(400)로부터 수신된 작업 정보에 따른 무인화 작업을 수행하기 위한 제어 신호를 작업 제어 장치 및 엔진 제어 장치(500)로 출력할 수 있다. 상기 작업 제어 장치 및 엔진 제어 장치(500)는 상기 제어 신호에 따라 붐 실린더(22) 및 버켓 실린더(32)와 같은 액추에이터들을 구동시켜 상기 1회의 굴삭 작업 및 상차 작업을 수행할 수 있다.
이어서, 상기 현재 목표 적재량을 산출하기 위하여, 상기 1회의 굴삭 작업을 통해 버켓(30)에 적재된 현재 버켓 적재량을 산출할 수 있다.
예를 들면, 붐 각도 센서(224), 엔진 회전수 센서(104) 또는 엔진 제어 장치(ECU)(500) 및 붐 실린더 압력 센서(222)로부터 붐의 회전 각도, 엔진 속도 및 붐 실린더 압력에 대한 정보를 수신하고, 붐(20), 붐 실린더(22) 및 버켓(30) 간의 기하학 정보를 이용하여 작성된 무부하 및 부하 토크 차이에 대한 회전동역학방정식을 이용하여 버켓(30)에 적재된 적재물의 무게를 산출할 수 있다.
이와 다르게, 붐의 회전 각도 및 붐 실린더 압력에 대한 정보를 수신하고 적재물을 적재한 버켓(30)이 소정의 높이를 지날 때 소정의 샘플링 간격으로 측정된 압력값을 이용하여 버켓(30)에 적재된 적재량을 산출할 수 있다.
이후, 관제부(400)로부터 트럭 적재함의 적재 용량 정보를 획득하고, 상기 트럭 적재함의 적재 용량에서 상기 현재 버켓 적재량을 감산하여 1회의 굴삭 및 상차 작업에 의해 상기 트럭의 적재함에 남은 적재 허용량(즉, 현재 목표 적재량)을 산출할 수 있다.
이어서, 상기 현재 목표 적재량을 버켓(30)의 1회 최대 적재량(1회 최대 버켓 적재량)과 비교할 수 있다(S120). 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량보다 큰 경우, 단계 S100으로 진행할 수 있다. 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량보다 작을 경우, 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량의 기 설정된 비율(예를 들면, 50%)보다 작은 지 여부를 판단할 수 있다(S122).
상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량의 기 설정된 비율(50%) 이상인 경우, 1회의 굴삭 작업을 수행하고(S130), 상기 1회의 굴삭 작업에 의한 현재 버켓 적재량을 산출할 수 있다(S140). 이어서, 상기 현재 버켓 적재량과 상기 현재 목표 적재량을 비교하여(S150), 상기 현재 버켓 적재량이 상기 현재 목표 적재량보다 클 때, 1회의 상차 작업 시에 버켓 덤프량을 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어할 수 있다(S164). 상기 현재 버켓 적재량이 상기 현재 목표 적재량보다 작은 경우, 단계 S160으로 진행하여 통상의 상차 작업을 수행할 수 있다.
단계 S164에 있어서, 휠 로더(10)의 제어 장치(300)는 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량보다 작은 경우에, 1회의 굴삭 작업을 수행하기 위한 굴삭 제어 신호 및 1회 상차 작업 시에 버켓 덤프량을 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어하기 위한 덤프 제어 신호를 상기 작업 제어 장치로 출력할 수 있다.
상기 덤프 제어 신호는 버켓 실린더(32)의 스트로크를 감소시키기 위한 파일럿 압력 신호를 포함할 수 있다. 출력부(340)는 상기 덤프 제어 신호를 상기 작업 제어 장치, 즉, 메인 제어 밸브(MCV)의 버켓 제어 밸브(212)로 출력할 수 있다. 버켓 제어 밸브(212)는 상기 덤프 제어 신호에 따라 버켓 실린더(320)의 덤프 스트로크를 감소시킬 수 있다. 즉, 버켓 덤프 동작을 위한 버켓 제어 밸브(212)의 최대 스풀 변위량은 상기 덤프 제어 신호에 따라 기 설정된 비율(예를 들면, 20%)로 감소될 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 버켓 덤프를 위한 파일럿 압력 신호를 최대값 대비 20%로 출력하면서, 실시간으로 붐 실린더 압력값을 모니터링하여 상기 붐 실린더 압력값이 상기 현재 버켓 적재량에 대한 상기 현재 목표 적재량의 비율에 따른 목표 압력값에 도달하는 지 여부를 판단할 수 있다. 상기 붐 실린더 압력값이 상기 목표 압력값에 도달하면, 상기 덤프 제어 신호의 출력을 중단하고, 이에 따라, 버켓 크라우드 자세로 복귀한 후, 상기 상차 작업을 완료할 수 있다.
상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량의 기 설정된 비율(50%)보다 작은 경우, 상기 현재 목표 적재량이 최소 허용량(예를 들면, 500㎏)과 비교할 수 있다(S124). 상기 현재 목표 적재량이 상기 최소 허용량보다 작을 경우, 상기 상차 작업을 완료할 수 있다. 상기 현재 목표 적재량이 상기 최소 허용량보다 큰 경우, 1회의 굴삭 작업 시에 구동력을 감소시키도록 제어할 수 있다(S132). 이어서, 상기 1회의 굴삭 작업에 의한 현재 버켓 적재량을 산출하고(S142). 상기 현재 버켓 적재량과 상기 현재 목표 적재량을 비교하고(S152), 상기 현재 버켓 적재량이 상기 현재 목표 적재량보다 클 때, 1회의 상차 작업 시에 버켓 덤프량을 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어할 수 있다(S164). 상기 현재 버켓 적재량이 상기 현재 목표 적재량보다 작은 경우, 단계 S162으로 진행하여 통상의 상차 작업을 수행할 수 있다.
단계 S142와 단계 S152는 단계 S140 및 단계 S150과 실질적으로 동일하거나 유사하고 단계 S160과 단계 S162는 단계 100의 상차 작업과 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 휠 로더의 제어 방법에 있어서, 자동 무인화 굴삭 및 상차 작업을 수행할 때, 1회의 굴삭 작업을 통해 버켓에 적재된 적재량 및 1회의 상차 작업을 통해 트럭의 적재함에 남은 적재 허용량을 산출하고, 이들을 비교하여 최적의 굴삭량 및 최적의 상차량을 결정할 수 있다.
이에 따라, 자동 무인화 작업 시에, 트럭의 적재 허용량을 고려하여 굴삭량을 자동 조절할 수 있도록 제어하여 트럭 과적 방지 및 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 휠 로더 12: 전방 차체
14: 후방 차체 20: 붐
22: 붐 실린더 30: 버켓
32: 버켓 실린더 34: 틸트 암
40: 운전실 50: 엔진룸
100: 엔진 102: 연료 분사 장치
104: 엔진 회전수 센서 110: 기어 트레인
120: 토크 컨버터 122: 터빈 회전수 검출 센서
130: 트랜스미션 132: 차속 검출 센서
140: 트랜스미션 제어장치 142: 주행 페달
143: 주행 페달 검출 센서 146: 조작 레버
150: 프로펠러 샤프트 152, 154: 액슬
160: 전방 휠 162: 후방 휠
200: 유압 펌프 202: 유압 라인
204: 압력 센서 210: 붐 제어 밸브
212: 버켓 제어 밸브 222: 붐 실린더 압력 센서
224: 붐 각도 센서 234: 버켓 각도 센서
300: 제어 장치 310: 버켓 적재량 산출부
320: 비교부 330: 제어 신호 결정부
340: 출력부 400: 관제부
500: 엔진 제어 장치

Claims (13)

  1. 적어도 1회의 굴삭 작업 및 상차 작업을 수행하여 휠 로더의 버켓에 적재된 적재물을 트럭의 적재함에 상차하고;
    상기 트럭의 적재함에 남은 적재 허용량(이하에서는, 현재 목표 적재량이라 함)과 1회 최대 버켓 적재량을 비교하고;
    상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량보다 작은 경우, 1회의 굴삭 작업을 수행한 후 상기 버켓에 적재된 적재물 중량(이하에서는, 현재 버켓 적재량이라 함)을 산출하고; 그리고
    상기 현재 버켓 적재량이 상기 현재 목표 적재량보다 클 때, 1회의 상차 작업 시에 버켓 덤프량을 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어하는 것을 포함하는 휠 로더의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 버켓 덤프량을 상기 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어하는 것은 버켓 덤프를 위한 버켓 제어 밸브의 스풀 변위량을 기 설정된 비율만큼 감소시키는 것을 포함하는 휠 로더의 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 버켓 덤프량을 상기 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어하는 것은
    상기 상차 작업 중 붐 실린더 압력값을 실시간으로 수신하고;
    상기 현재 버켓 적재량에 대한 상기 현재 목표 적재량의 비율에 따른 목표 압력값을 산출하고; 그리고
    상기 붐 실린더 압력값이 상기 목표 압력값에 도달하면 상기 버켓 제어 밸브의 스풀 변위량 제어를 중단하는 것을 포함하는 휠 로더의 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량보다 작은 경우에 있어서, 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량의 기 설정된 비율보다 작을 때, 상기 1회의 굴삭 작업 시에 구동력을 감소시키도록 제어하는 것을 더 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 구동력을 감소시키도록 제어하는 것은 엔진 회전수를 기 설정된 비율만큼 감소시키는 것을 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 현재 버켓 적재량을 산출하는 것은
    붐의 회전 각도, 엔진 속도 및 붐 실린더 압력에 대한 정보를 수신하고;
    상기 붐, 붐 실린더 및 상기 버켓 간의 기하학 정보를 이용하여 작성된 무부하 및 부하 토크 차이에 대한 회전동역학방정식을 획득하고; 그리고
    상기 정보를 통해 획득한 상기 붐의 각속도와 각가속도 및 감쇠 계수와 탄성 계수를 상기 회전동역학방정식에 반영하여 상기 버켓에 적재된 적재물의 무게를 산출하는 것을 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 현재 목표 적재량과 상기 1회 최대 버켓 적재량을 비교하는 것은 버켓 적재 용량 정보 및 상기 트럭의 적재함의 적재 용량 정보를 관제부로부터 수신하는 것을 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
  8. 휠 로더의 굴삭 작업 및 상차 작업 시에 상기 굴삭 작업을 통해 버켓에 적재된 적재물 중량(이하에서는, 현재 버켓 적재량이라 함) 및 상기 상차 적업을 통해 상기 트럭의 적재함에 남은 적재 허용량(이하에서는, 현재 목표 적재량이라 함)을 산출하는 데 필요한 신호들을 검출하기 위한 복수 개의 센서들;
    상기 센서들로부터 수신된 신호들로부터 상기 현재 버켓 적재량 및 상기 현재 목표 적재량을 산출하고, 상기 현재 목표 적재량이 1회 최대 버켓 적재량보다 작은 경우에, 1회의 굴삭 작업을 수행하기 위한 굴삭 제어 신호를 출력하고 상기 현재 버켓 적재량이 상기 현재 목표 적재량보다 클 때 1회의 상차 작업 시에 버켓 덤프량을 기 설정된 비율만큼 감소시키도록 제어하기 위한 덤프 제어 신호를 출력하기 위한 제어 장치; 및
    상기 굴삭 제어 신호 및 상기 덤프 제어 신호에 따라 상기 휠 로더의 버켓을 동작시키기 위한 작업 제어 장치를 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 작업 제어 장치는 버켓 실린더의 동작을 제어하기 위한 버켓 제어 밸브를 포함하고, 상기 버켓 제어 밸브의 최대 스풀 변위량은 상기 덤프 제어 신호에 따라 상기 기 설정된 비율만큼 감소되는 휠 로더의 제어 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 센서로부터 붐 실린더 압력값을 수신하고, 상기 붐 실린더 압력값이 상기 현재 버켓 적재량에 대한 상기 현재 목표 적재량의 비율에 따른 목표 압력값에 도달하면 상기 덤프 제어 신호의 출력을 중단하는 휠 로더의 제어 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량보다 작은 경우에 있어서, 상기 현재 목표 적재량이 상기 1회 최대 버켓 적재량의 기 설정된 비율보다 작을 때, 상기 1회의 굴삭 작업 시에 구동력을 감소시키도록 제어하기 위한 구동력 제어 신호를 출력하고,
    상기 구동력 제어 신호에 따라 상기 엔진의 회전수를 감소시키기 위한 엔진 제어 장치를 더 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 센서로부터 붐의 회전 각도, 엔진 속도 및 붐 실린더 압력에 대한 정보를 수신하고, 상기 붐, 붐 실린더 및 상기 버켓 간의 기하학 정보를 이용하여 작성된 무부하 및 부하 토크 차이에 대한 회전동역학방정식을 이용하여 상기 버켓에 적재된 적재물의 무게를 산출하는 휠 로더의 제어 시스템.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 제어 장치는 버켓 적재 용량 정보 및 상기 트럭의 적재함의 적재 용량 정보를 관제부로부터 수신하는 휠 로더의 제어 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024040629A1 (zh) * 2022-08-25 2024-02-29 江苏徐工工程机械研究院有限公司 挖掘装载机控制方法以及挖掘装载机

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